مدلسازي توليد هيدروژن در پيلهاي سوختي

پيل سوختي مانند كارخانه‌اي است كه ورودي آن سوخت و خروجي آن الكتريسيته مي‌باشد. مشابه كارخانه، تا زماني كه خوراك وارد مي‌شود، محصول (الكتريسيته) توليد مي‌شود. اين نكته مهم، اساس تفاوت پيل سوختي و باتري است. پيل سوختي با توليد الكتريسيته مصرف نمي‌شود و يك كارخانه به معناي واقعي است كه انرژي شيميايي ذخيره شده را به انرژي الكتريكي تبديل مي‌كند.در اين تحقيق، مدل سه بعدي براي يك پيل سوختي اكسيد جامد صفحه اي كه شامل كانال هاي جريان، الكترودها، جمع كننده جريان و الكتروليت مي‌باشد، توسعه داده شده است. اين مدل دربردارنده انتقال جرم و انتقال مومنتم در كانال هاي جريان و الكترودها، واكنش الكتروشيميايي در الكترودها و انتقال بار در كل قسمت‌هاي پيل سوختي مي‌باشد. ويژگي مهم اين مدل در نظر گرفتن كل ضخامت الكترودها بعنوان مرز سه فازي است كه لايه هاي نازكي در نزديكي الكتروليت مي باشند و در آنجا واكنش الكتروشيميايي به منظور توليد الكترون، يون اكسيژن و بخارآب رخ مي دهد. نتايج نشان مي دهد كه پروفيل غلظت اكسيژن و هيدروژن با افزايش ولتاژ عملياتي پيل در طول كانال هاي جريان و الكترودها كاهش مي يابد. همچنين مشاهده مي گردد كه با افزايش دماي پيل، غلظت گازها و در نتيجه سرعت واكنش و ميزان دانسيته جريان توليدي افزايش يافتند. در نهايت منحني كارايي پيل با داده هاي موجود در مقالات مقايسه گرديد و توافق خوبي بين مدل پيشنهادي و داده هاي تجربي حاصل گرديد.